专利名称：双馈头调频双偶极板天线的制作方法
技术领域：
本实用新型“双馈头调频双偶极板天线”涉及调频广播无线电技术领域。
背景技术：
市场上已有的“单馈头调频双偶极板天线”，因为天线功率容量受制于单一的馈电头和单一的馈电电缆，一旦功率容量达到了馈电头或馈电电缆的额定功率值后，再想提高天线的功率容量都不现实。除非在不增加天线尺寸的情况下，增加馈电头和馈电电缆的数量，才可增加天线的功率容量。
随着调频广播事业的发展，播出节目的增加，各调频发射台都相应地增加了发射功率，已有的天馈线系统已经很难满足功率要求。增加天线数量，必然要增加新的发射塔，需要大量的资金投入，这是很难办的事。因此，现实向我们提出，在不增加天线数量的情况下，而增加天馈线系统的功率容量，以配合调频广播事业的发展，乃是非常重要的研发课题。
实用新型内容本实用新型双馈头调频双偶极板天线的目的是将天线间的互阻抗与自阻抗同时考虑后进行准确测量和计算并在实用中满足该天线的工作要求，同时配合匹配网络，使天线的两输入端口同时得到匹配，增加天线的功率容量。
为达到上述目的，本实用新型的技术解决方法是提供一种双馈头调频双偶极板天线，包括反射板、天线振子、平行管、短路卡子、馈电头、防水罩、匹配线和开路线；其在反射板的纵向中心线上，设置两对平行管，两对平行管的端头各水平设置一天线振子，两天线振子相互平行，在每对平行管的端头和其相连的天线振子交接处各设有一防水罩；每对平行管的上部侧周圆各套有一短路卡子，两短路卡子分别与两防水罩底部有一间距；每对平行管中的一根管底部侧面设有一馈电头，此馈电头与该管内外导体组成的匹配线以及天线振子内的开路线电连接。
所述的双馈头调频双偶极板天线，其所述两天线振子，长度为在1340-1360mm之间；两天线振子距反射板的距离在800-900mm之间；两天线振子相互间距在1400-1500mm之间。
所述的双馈头调频双偶极板天线，其所述两短路卡子分别距两玻璃钢防水罩底部的距离在160-200mm之间。
所述的双馈头调频双偶极板天线，其所述两防水罩，为玻璃钢防水罩。
所述的双馈头调频双偶极板天线，其所述两对平行管和两天线振子的金属管外径在53-55mm之间。
所述的双馈头调频双偶极板天线，其是直流开路。
所述的双馈头调频双偶极板天线，该天线在整个的调频广播频段87-108MHz，电压驻波比≤1.15∶1。
本实用新型“双馈头调频双偶极板天线”是在单块反射板上集成了两个天线振子，并各自都有自己的输入头，及相应的电缆。但是，我们并不能简单地将两个“单偶极板调频天线”集合在一起，而变成“双馈头调频双偶极板天线”，因为这没有解决两振子之间互耦的问题，即“单偶极板天线”仅考虑了天线的自阻抗，我们称这种情况为“单偶无法双之”。同时也不能简单地将“单馈头调频双偶极板天线”半分为“双馈头调频双偶极板天线”，因为无法解决同时、同相、等幅馈电的问题，我们称这种情况为“双偶无法分之”。正因为是这样，我们依照前述的理论分析，借鉴“单偶极板调频天线”和“单馈头调频双偶极板天线”的局限性，开发出了“双馈头调频双偶极板天线”。“双馈头调频双偶极板天线”在外形上较“单馈头调频双偶极板天线”有较大的区别。但较两个“单偶极板调频天线”来说，外形区别不太大，但功能相差很远。两个“单偶极板调频天线”在空间相距尺寸与“双馈头调频双偶极板天线”一样的情况下，功率承受能力，远不如“双馈头调频双偶极板天线”承受的大。
本实用新型“双馈头调频双偶极板天线”较之市场上已有的“单馈头调频双偶极板天线”来说增加了功率容量，即由每片天线2.5千瓦的功率容量，提高到每片天线5千瓦的功率容量。而这正是“双馈头调频双偶极板天线”所解决的问题。
图1为本实用新型双馈头调频双偶极板天线的等效电路示意图；图2为本实用新型双馈头调频双偶极板天线的方向图；其中——为E方向图；----为H面方向图；图3、为本实用新型天线在调频广播波段电压驻波比(VSWR)指标实测曲线图；图4、为本实用新型天线在调频广播波段的阻抗值实测曲线图；图5为本实用新型双馈头调频双偶极板天线的结构示意图；其中图5a为主视图，图5b为侧视图；图5c为仰视图。
具体实施方式
本实用新型“双馈头调频双偶极板天线”的理论依据为麦克斯韦方程以及赫兹偶极天线理论。该天线采用两个天线振子组合及两个馈电头输入，因而可用双端口网络来描述。
公式(1)中，V1，I1表振子1输入电压与电流。V2，I2表振子2输入V1＝Z11I1+Z12I2V2＝Z21I1+Z22I2(1)电压与电流。Z11是振子1的自阻抗，即天线2不存在时，以天线1输入端电流为参考的辐射阻抗，同样Z22是振子2的自阻抗。Z12，Z21称为天线1与天线2的互阻抗。该天线满足互易定理，Z12＝Z21。同时该天线的结构是对称的，因而满足网络的对称性，Z11＝Z22。因此，当两振子同时存在时，振子1和振子2的辐射阻抗为由公式(2)可见，只有当两振子同时、同相且同幅度馈电时，其辐射阻
Z1=V1I1=Z11+I2I1Z12]]>Z2=V2I2=I1I2Z21+Z22---(2)]]>抗才等于自阻抗与互阻抗的和，并且Z1＝Z2＝Z，即两振子的辐射阻抗相等，我们记为天线阻抗。正是由于这一工作条件，所以在测量时，对测试条件提出了很高的要求。这也是本实用新型天线的技术难点之一。
本实用新型天线的等效电路如图1所示。
这里天线阻抗为Z＝R+jX。天线的输入阻抗Zin为Zin=Z0ZLcosαL+jZTsinαLZTcosαL+jZLsinαL---(3)]]>(这里ZL＝ZX1/(Z+X1)+X2，ZT为插入线特性阻抗，Z0为输入端特性阻抗，α为相移常数，L为插入线长度)图1中的X1是天线的平衡与不平衡转换所造成的感抗，X2是天线中的开路线所造成的容抗。Z0为天线输入端的50欧姆特性阻抗。因此天线调配的目的就是使天线振子阻抗与天线的输入阻抗相匹配，使得从天线辐射端反射到天线的输入端的能量最小。具体的操作，即可以微调天线的结构，以改变天线的总阻抗(包括参数Z，X1，X2)，来适应天线的输入阻抗，同时也可以根据公式(3)来进行阻抗匹配的计算，即在图1中的AB断面与Z0断面之间加一段插入线(线长为L，特性阻抗为ZT)进行调配，也就是在天线的辐射端与天线的输入端之间的馈线段进行调配。以求天线的输入阻抗Zin得到最佳值。
本实用新型天线的方向图函数为E(φ)=cos(πλLsinφ)-cos(πλL)cosφsin(2πλHcosφ)]]>F(θ)=sin(2πλd·sinθ)2·sin(πλd·sinθ)sin(2πλH·cosθ)---(4)]]>(注上式中的E(φ)为E面方向函数，F(θ)为H面方向函数。式中的L为振子的长度，H为振子离反射扳的高度，φ，θ的取值是以垂直于振子方向为零度计算的角度值，d为两振子之间的距离)本实用新型天线的方向图，如图2所示。
上述阐明的单板天线的工作条件以及测量结果，使我们可以将这种单板上集成的两片天线，视同为一片天线。从而完成各种更加复杂的天线组合设计。
本实用新型天线的电压驻波比(VSWR)在调频广播波段(87-108MHz)小于1.15∶1，具体指标见附图3，附图4。
附图3是我们用HP8752矢量网络分析仪测量的“双馈头调频双偶极板天线”电压驻波比(VSWR)指标。图3显示，在整个的调频广播频段87-108MHz，VSWR≤1.15∶1。图3中三个频标显示了三个频率及相应的电压驻波比值。
附图4也是我们用HP8752矢量网络分析仪测量的“双馈头调频双偶极板天线”的阻抗值。图4中，显示在阻抗圆图上三个频标及所对应的输入阻抗值。这些阻抗值的实部都接近50欧姆，而虚部都很小。这说明天线与50欧姆馈线是匹配的。
附图5给出了“双馈头调频双偶极板天线”结构图及电气性能指标，其中，附图5a为主视图、附图5b为侧视图、附图5c为仰视图。本实用新型双馈头调频双偶极板天线，由反射板1、天线振子2a、2b、平行管3a、3b、短路卡子4a、4b、馈电头5a、5b、防水罩6a、6b、匹配线7和开路线8等组成。其中，在反射板1的纵向中心线上，与反射板1表面垂直设置两对平行管3a、3b，两对平行管3a、3b的端头各水平设置一天线振子2a、2b，两天线振子2a、2b相互平行，在每对平行管3a或3b的端头和天线振子2a或2b交接处各设有一玻璃钢防水罩6a或6b。每对平行管3a或3b的上部侧周圆各套有一短路卡子4a或4b，两短路卡子4a、4b距两玻璃钢防水罩6a、6b底部适当距离。每对平行管3a或3b中的一根管底部侧面各设有一馈电头5a或5b，此馈电头5a或5b与该管内外导体组成的匹配线7以及天线振子2a或2b内的开路线8电连接。
该图中的尺寸，是我们经过实验得到的。该图显示经50欧姆的馈电头5a、5b不平衡馈电及匹配线7，再由短路卡子4a、4b转化为对天线振子2a、2b的平衡馈电。开路线8在这里与短路卡子4a、4b一起构成阻抗匹配网络，并与匹配线7共同作用，而达到本实用新型天线的最终匹配。
本实用新型天线的两天线振子2a、2b长度为1350mm，可调范围为1340-1360mm；天线振子2a、2b距反射板1的距离为890mm，可调范围为800-900mm；天线振子2a、2b间距为1460mm，可调范围为1400-1500mm；短路卡子4a、4b距玻璃钢防水罩6a、6b底部的距离，可调范围为160-200mm。
主要技术指标如下频率范围 87-108MHz极化 线极化增益 7.5dB输入接头(双馈头) IF45×2，L29×2功率容量 2×2.5kW输入阻抗 50欧姆电压驻波比(VSWR) ≤1.15∶1直流 开路。
权利要求1.一种双馈头调频双偶极板天线，包括反射板、天线振子、平行管、短路卡子、馈电头、防水罩、匹配线和开路线；其特征在于，在反射板的纵向中心线上，与反射板表面垂直设置两对平行管，两对平行管的端头各水平设置一天线振子，两天线振子相互平行，在每对平行管的端头和其相连的天线振子交接处各设有一防水罩；每对平行管的上部侧周圆各套有一短路卡子，两短路卡子分别与两防水罩底部有一间距；每对平行管中的一根管的底部侧面设有一馈电头，此馈电头与该管内外导体组成的匹配线以及天线振子内的开路线电连接。
2.如权利要求1所述的双馈头调频双偶极板天线，其特征在于，所述两天线振子，长度为在1340-1360mm之间；两天线振子距反射板的距离在800-900mm之间；两天线振子相互间距在1400-1500mm之间。
3.如权利要求1所述的双馈头调频双偶极板天线，其特征在于，所述两短路卡子分别距两玻璃钢防水罩底部的距离在160-200mm之间。
4.如权利要求1所述的双馈头调频双偶极板天线，其特征在于，所述两防水罩，为玻璃钢防水罩。
5.如权利要求1所述的双馈头调频双偶极板天线，其特征在于，所述两对平行管和两天线振子的金属管外径在53-55mm之间。
6.如权利要求1所述的双馈头调频双偶极板天线，其特征在于，是直流开路。
7.如权利要求1所述的双馈头调频双偶极板天线，其特征在于，该天线在整个的调频广播频段87-108MHz，电压驻波比≤1.15∶1。
专利摘要本实用新型一种双馈头调频双偶极板天线，涉及调频广播无线电技术领域，其在反射板的纵向中心线上，与反射板表面垂直设置两对平行管，两对平行管的端头各水平设置一天线振子，两天线振子相互平行，在每对平行管的端头和其相连的天线振子交接处各设有一防水罩；每对平行管的上部侧周圆各套有一短路卡子，两短路卡子分别与两防水罩底部有一间距；每对平行管中的一根管底部侧面设有一馈电头，此馈电头与该管内外导体组成的匹配线以及天线振子内的开路线电连接。本实用新型增加了调频偶极板天线的功率容量。
文档编号H01Q19/10GK2891320SQ20062002291
公开日2007年4月18日 申请日期2006年4月5日 优先权日2006年4月5日
发明者张沛军, 陈燕武, 李雪帆, 马文健, 何红宇, 李斌 申请人:北京中天鸿大科技有限公司